論文の概要: A Zero-Knowledge Signature Framework for Efficient Post-Quantum Message Authentication in Cooperative Automated Driving

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.11490v1
• Date: Thu, 08 Oct 2026 08:31:51 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-10 02:36:53.896
• Title: A Zero-Knowledge Signature Framework for Efficient Post-Quantum Message Authentication in Cooperative Automated Driving
• Title（参考訳）: 協調運転における効率的な量子後メッセージ認証のためのゼロ知識署名フレームワーク
• Abstract要約: ZKS-PQCは、協調的なV2Xシステムのための通信効率の良いポスト量子メッセージ認証を可能にするゼロ知識署名フレームワークである。 本稿では,ZKS-PQCについて述べる。ZKS-PQCは,協調的なV2Xシステムのための通信効率の高いポスト量子メッセージ認証を実現する,ゼロ知識シグネチャフレームワークである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.663956920055689
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Connected and Automated Vehicles (CAV) rely on authenticated Vehicle-to-Everything (V2X) communications to exchange safety-critical information among vehicles and roadside infrastructure. As the automotive industry transitions toward post-quantum cryptography (PQC), the significantly larger public keys and signatures of standardized PQC digital signature algorithms introduce substantial communication overhead, which challenges the scalability of certificate-based V2X authentication, particularly for high-frequency cooperative awareness messages (CAM). This paper presents ZKS-PQC, a zero-knowledge signature framework that enables communication-efficient post-quantum message authentication for cooperative V2X systems. Instead of transmitting complete post-quantum public keys and signatures, the proposed framework replaces this authentication material with a compact Zero-Knowledge Proof (ZKP) while preserving compatibility with existing certificate-based trust architectures. This approach supports incremental migration and backward compatibility with the legacy ECDSA. The framework is implemented using the Open Quantum Safe (liboqs) and ZKP (Bulletproofs) libraries, and we evaluated the performance of standardized NIST PQC signature algorithms and additional candidate algorithms. Experimental validation on both a Linux platform and a commercial On-Board Unit (OBU) demonstrates substantial reductions in message size exceeding 95% for all algorithms, while limiting additional processing overhead by staying within the order of milliseconds at both sender and receiver in many algorithms, consistent with the latency requirements of real-time V2X operation. By decoupling communication overhead from the size characteristics of post-quantum signature algorithms, ZKS-PQC offers a practical migration strategy for scalable, quantum-resilient message authentication in future CAV systems.
• Abstract（参考訳）: コネクテッド・アンド・オートマチック・ビークルズ(CAV)は、車両と道路のインフラ間で安全上重要な情報を交換するために、認証された車両間通信(V2X)に依存している。 自動車業界がポスト量子暗号(PQC)へと移行するにつれ、標準化されたPQCデジタル署名アルゴリズムの公開鍵や署名が大幅に大きくなり、証明書ベースのV2X認証(特に高周波協調認識メッセージ(CAM))のスケーラビリティに挑戦する通信オーバーヘッドが発生する。 本稿では,ZKS-PQCについて述べる。ZKS-PQCは,協調的なV2Xシステムのための通信効率の高いポスト量子メッセージ認証を実現する,ゼロ知識シグネチャフレームワークである。 提案するフレームワークは、量子後公開鍵と署名を完全に送信する代わりに、既存の認証ベースの信頼アーキテクチャとの互換性を維持しながら、この認証材料をコンパクトなZero-Knowledge Proof (ZKP)に置き換える。 このアプローチは、レガシECDSAとの漸進的なマイグレーションと後方互換性をサポートする。 本フレームワークは,Open Quantum Safe (liboqs) とZKP (Bulletproofs) ライブラリを用いて実装され,標準化されたNIST PQCシグネチャアルゴリズムと追加候補アルゴリズムの性能評価を行った。 Linuxプラットフォームと商用のOn-Board Unit(OBU)の両方での実験検証では、全アルゴリズムで95%を超えるメッセージサイズが大幅に削減され、多くのアルゴリズムで送信側と受信側の両方でミリ秒の順序に留まり、リアルタイムのV2X操作のレイテンシ要求に合致する追加処理オーバーヘッドが制限された。 通信オーバヘッドを量子署名アルゴリズムのサイズ特性から切り離すことにより、ZKS-PQCは将来のCAVシステムにおけるスケーラブルで量子レジリエントなメッセージ認証のための実用的なマイグレーション戦略を提供する。

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